Медико-инженерный анализ механизмов эмбрионального развития позвоночного столба

Эмбриональное развитие позвоночного столба представляет собой сложный многоэтапный процесс, играющий ключевую роль в формировании осевого скелета позвоночных животных и человека. Доклад посвящен медико-инженерному анализу механизмов эмбрионального развития позвоночного столба с учетом современных научных данных.
Формирование позвоночного столба представляет собой сложный многоэтапный процесс эмбрионального развития, начинающийся на самых ранних стадиях эмбриогенеза.
На 3-й неделе внутриутробного развития происходит формирование первичной полоски – ключевого события гаструляции, из которой впоследствии образуется хорда . Хорда представляет собой временную эмбриональную структуру, играющую роль организатора развития осевых структур, выделяя специальные сигнальные молекулы – морфогены . Под влиянием этих сигналов происходит важнейший процесс сегментации параксиальной мезодермы с образованием сомитов, которые располагаются парно вдоль формирующейся нервной трубки .
На 3-4 неделе эмбрионального развития происходит дифференцировка сомитов на три основные части:
- склеротом, дающий начало костной и хрящевой ткани будущих позвонков;
- миотом, формирующий скелетную мускулатуру;
- дерматом, участвующий в образовании кожи и подкожной клетчатки .
Клетки склеротома подвергаются активной миграции в вентральном и медиальном направлении, окружая хорду и нервную трубку. При этом происходит важный процесс ресегментации склеротома, в результате которого каждый позвонок формируется из каудальной части вышележащего и краниальной части нижележащего склеротома .
На 4-5 неделе начинается процесс хондрификации – образования хрящевой ткани вокруг хорды . Формируются хрящевые модели будущих позвонков, причем в центре каждого тела позвонка сохраняется участок хорды, который впоследствии превращается в студенистое ядро межпозвонкового диска. Этот процесс, как и большинство процессов формирования позвоночника, происходит в краниокаудальном направлении .
Параллельно происходит формирование дуг позвонков из парных хрящевых зачатков, которые растут дорсально и сливаются по средней линии, формируя позвоночный канал . Важно отметить, что сроки слияния дуг существенно различаются по отделам позвоночника:
- в шейном отделе этот процесс завершается к 3-му месяцу внутриутробного развития;
- в грудном – к 6-му месяцу;
- в поясничном – только к моменту рождения .
На 7-8 неделе эмбрионального развития начинается процесс оссификации – замещения хрящевой ткани костной . В каждом позвонке формируются первичные точки окостенения: одна в теле позвонка и две в дуге. К моменту рождения оссификация не завершена, и в постнатальном периоде появляются вторичные точки окостенения в остистых отростках, поперечных отростках и по краям тел позвонков .